碎石或卵石中泥块含量检测技术研究

1 检测项目

1.1 检测定义与对象

泥块含量是指碎石或卵石中粒径大于1.25mm（或4.75mm，依标准不同）的块状黏土质颗粒的质量占试样总质量的百分率。这些颗粒在水中易分散或崩解，会显著降低混凝土的强度、耐久性和体积稳定性。检测对象涵盖用于混凝土生产的各种规格碎石和卵石。

1.2 检测方法分类

1.2.1 水洗-手捏法（基准法）

原理：利用黏土块在水中可分散性及可塑性的双重特性。首先通过4.75mm或1.25mm筛水洗去除小于该粒径的颗粒，将筛上残留物中的黏土块状颗粒用手捏碎使其通过筛孔，通过质量差计算泥块含量。该法模拟了混凝土搅拌过程中黏土块在水分和机械力作用下的崩解行为。

操作要点：试样浸泡时间（24±0.5）h，水温（20±5）℃，手捏力度以能将泥块捏散为度，避免压碎石子。

1.2.2 机械搅拌法（仪器法）

原理：采用标准搅拌机模拟混凝土搅拌过程，通过控制搅拌时间和转速，使泥块在机械剪切力和水流冲刷作用下分散。该法更贴近混凝土实际生产工艺，结果重复性优于手捏法。

参数控制：搅拌转速（60±5）r/min，搅拌时间（5±0.5）min，料浆浓度通过加水量调节。

1.2.3 超声波分散法（仲裁法）

原理：利用超声波在液体中产生的空化效应和微射流，使黏土块在无机械损伤条件下完全分散。该法特别适用于判定“假性泥块”——即虽呈块状但遇水不易分散的风化岩石颗粒。

工作频率：40kHz±5%，功率密度：0.5W/cm²±0.1W/cm²，处理时间：10min。

1.2.4 针片状泥块鉴别法（特种法）

原理：针对沉积岩质碎石中常出现的层状泥质夹层颗粒，采用卡尺测量与浸水崩解试验相结合的方法。先按针片状颗粒定义筛选出长径比≥3的颗粒，再将这些颗粒进行浸水崩解试验，分别计算泥质针片状颗粒含量。

2 检测范围

2.1 按工程领域分类

2.1.1 普通混凝土工程

• 强度等级≤C30：泥块含量≤1.0%

• 强度等级C35～C50：泥块含量≤0.5%

• 强度等级≥C55：泥块含量≤0.3%

2.1.2 高性能混凝土工程（含轨道交通、桥梁隧道）

• 设计使用年限100年：泥块含量≤0.2%

• 设计使用年限50年：泥块含量≤0.3%

• 抗冻融循环要求F300以上：泥块含量≤0.1%

2.1.3 水工混凝土工程

• 大体积混凝土：泥块含量≤0.5%

• 水位变化区混凝土：泥块含量≤0.2%

• 抗冲磨混凝土：泥块含量≤0.1%

2.1.4 核电工程

• 安全壳混凝土：泥块含量≤0.1%

• 核岛基础混凝土：泥块含量≤0.2%

2.1.5 路面与道面工程

• 水泥混凝土路面：泥块含量≤0.3%

• 机场跑道：泥块含量≤0.2%

2.2 按骨料粒径分类

2.2.1 粗骨料（粒径＞4.75mm）

• 5～16mm连续粒级：检测全级配混合样

• 5～25mm连续粒级：检测全级配混合样

• 5～31.5mm连续粒级：检测全级配混合样

• 单粒级（如10～20mm）：检测该粒级样品

2.2.2 小粒径粗骨料（2.36～4.75mm）
部分标准将此范围颗粒归入“粗砂-细石”过渡区，检测方法同碎石但筛孔尺寸调整为2.36mm。

3 检测标准

3.1 中国国家标准（GB）

GB/T 14685-2022《建设用卵石、碎石》

• 4.5.3条款：泥块含量试验方法（水洗-手捏法）

• 7.3.2条款：泥块含量技术要求分级（Ⅰ类≤0.2%，Ⅱ类≤0.4%，Ⅲ类≤0.7%）

GB 50010-2015《混凝土结构设计规范》

• 附录A：对各类环境等级下骨料泥块含量限值规定

GB 50666-2011《混凝土结构工程施工规范》

• 7.2.3条款：进场骨料泥块含量复验要求

GB/T 50743-2012《工程施工废弃物再生利用技术规范》

• 5.3.5条款：再生粗骨料泥块含量测定方法（增设有机质干扰消除步骤）

3.2 行业标准

JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》

• 6.19节：碎石或卵石中泥块含量检验方法（现行工程应用最广）

• 表6.2.2-2：≥C30混凝土泥块含量≤0.5%，＜C30混凝土≤0.7%

JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》

• T0310-2005：粗集料含泥量及泥块含量试验（模拟摊铺振动条件下的泥块崩解）

SL 352-2020《水工混凝土试验规程》

• 2.13节：粗骨料泥块含量测定（增加长期浸水崩解率指标）

DL/T 5151-2014《水工混凝土砂石骨料试验规程》

• 5.6节：特别规定风化岩块与泥块的鉴别程序

3.3 国际标准

ASTM C117-17（美国材料与试验协会）

• Standard Test Method for Materials Finer than 75-μm (No. 200) Sieve in Mineral Aggregates by Washing

• 采用75μm筛，通过水洗法测定，与我国含泥量对应，不直接等同泥块含量

ASTM C142/C142M-17（美国材料与试验协会）

• Standard Test Method for Clay Lumps and Friable Particles in Aggregates

• 直接对应泥块及易碎颗粒检测，采用1.25mm筛，浸泡时间（24±1）h

BS EN 933-3:2012（英国/欧洲标准）

• Tests for geometrical properties of aggregates - Part 3: Determination of particle shape - Flakiness index

• 仅涉及针片状颗粒测定，泥块含量参照各国附录

ISO 6274:2020（国际标准化组织）

• Concrete — Sieve analysis of aggregates

• 侧重级配分析，泥块检测引用各成员国标准

JIS A 5005:2021（日本工业标准）

• Crushed stone and manufactured sand for concrete

• 泥块含量测定采用专用黏土块分离装置，限值：普通混凝土≤0.25%，高耐久性混凝土≤0.1%

4 检测仪器

4.1 样品前处理设备

4.1.1 试验筛

• 套筛规格：4.75mm、2.36mm、1.25mm、75μm方孔筛

• 技术指标：符合GB/T 6005标准，筛框直径Φ300mm，筛框高度75mm

• 功能：粒径分级、泥块分离

4.1.2 鼓风干燥箱

• 控温范围：室温～200℃

• 精度：±1℃

• 功能：恒温（105±5）℃干燥试样至恒重

• 配置要求：具有超温保护、定时报警功能

4.1.3 四分分样器

• 型号：HGT-1000型（标准型）

• 功能：缩分试样至试验所需质量，保证取样代表性

• 结构材质：不锈钢，防静电处理

4.2 检测专用设备

4.2.1 泥块含量测定仪（机械搅拌法）

• 结构组成：搅拌桶（容积10L）、搅拌桨（可拆卸）、调速电机、时间控制器

• 转速范围：0～200r/min可调，推荐工作转速（60±5）r/min

• 搅拌桨材质：不锈钢外包聚四氟乙烯，避免磨损产生质量损失

• 功能：标准化模拟混凝土搅拌过程，消除人为操作差异

4.2.2 超声波分散仪（超声波法）

• 工作频率：40kHz（±5%）

• 输出功率：0～600W可调

• 功率密度：≥0.5W/cm²

• 功能配置：数显定时、功率显示、溶液温度监测

• 应用场景：仲裁试验、难分散黏土块检测、科研分析

4.2.3 针片状颗粒测定装置

• 组件：游标卡尺（量程200mm，分度值0.02mm）

• 专用针状规准仪、片状规准仪

• 功能：鉴别泥质针片状颗粒，定量测定特定形态泥块含量

4.2.4 图像分析系统（研发级）

• 硬件：工业相机（≥500万像素）、微距镜头、LED环形光源

• 软件：颗粒形态分析软件

• 功能：自动识别泥块形态、粒径分布统计、泥块表面纹理分析

4.3 称量与辅助设备

4.3.1 电子天平

• 量程：≥5000g

• 精度：0.1g（称量试样用）；0.01g（称量残留物用）

• 功能：自动校准、数据存储、RS232输出

4.3.2 辅助工具

• 搪瓷盘：300mm×400mm×50mm，用于摊晾试样

• 橡胶锤：用于轻敲破碎误判的石块（非泥块）

• 洗耳球、毛刷：用于清扫筛网残留物

• 秒表：精度0.1s，计时浸泡、搅拌、超声时间

4.3.3 水质控制设备

• 去离子水机：电导率≤10μS/cm

• 功能：避免水中杂质干扰检测结果

• 应用场景：仲裁试验、精密检测

4.4 环境条件监控仪器

4.4.1 温湿度计

• 温度测量范围：-10～50℃，精度±0.5℃

• 湿度测量范围：10%～95%RH，精度±3%RH

• 功能：实时监控检测环境

4.4.2 pH计（选配）

• 测量范围：0～14pH

• 精度：±0.02pH

• 功能：检测浸泡液酸碱度，辅助判断黏土块分散特性

5 结语

碎石或卵石中泥块含量的精准检测对保障混凝土工程质量具有重要意义。随着高性能混凝土、绿色混凝土及再生骨料应用的推广，传统水洗-手捏法已难以满足现代工程对检测精度和效率的要求。机械搅拌法和超声波分散法的引入显著提升了检测结果的客观性和重复性。检测人员应依据具体工程需求、骨料特性及标准要求，合理选择检测方法，严格控制仪器设备的计量状态，确保检测数据的科学性和可比性。